Hallo liebe µC Gemeinde... Wie im Titel erwähnt, handelt es sich bei dem Projekt um ein Metronom auf Basis eines Arduinos im Verbund mit einem Kopfhörerverstärker und zusätzlichem Aux-Eingang. Beide Signale sollen gemischt werden und einzeln in ihrer Lautstärke geregelt werden. Auf eine Summenregelung wurde verzichtet. Zur Info - der Code für das Projekt ist fertig und funktioniert. Weitere Rahmenbedingung für das Projekt sind: - Versorgung mit 5 Volt Netzteil (Handyladegerät) - E/A: ClickEncoder / Display (SPI) - 2 x Poti für beide Lautstärken (Die Potis selbst sind nicht im Stromlaufplan, da über Stiftleiste mit FBK angebunden) - Metronom Ausgang mit festem Pegel - Externe Steuerung (wahlweise mit eigener Versorgung)(dieser Punkt kam sehr spät hinzu) Im Zuge dieses Projektes habe ich mich über derart viele Sachen informiert und belesen, dass ich das Gefühl habe den Wald vor lauter Bäumen nicht zu sehen. Erstmals habe ich mir die Mühe gemacht Filter für die Versorung zu integrieren. Das mag an einigen Stellen Overkill sein aber sei's drum (beim Display ist es definitv nötig..:-)). Ich würde mich sehr über Tips und Anmerkungen zur Schaltung selbst und im Zuge des Fortschritts des Projektes natürlich zum Layout/Routing der PCB freuen. Nur um es vorab klarzustellen - ich möchte nicht, dass mir meine Arbeit abgenommen wird. Die will ich behalten und den damit einhergehenden Lerneffekt ebenso...aber letzteren Teile ich natürlich gern... Schaltung - grobe Schnitzer, die die Funktionstüchtigkeit beeinflussen? - Konventionen nicht beachtet? - Empfehlungen für Änderungen / Vereinfachungen? - Ist die Trennung von GND und AGND wirklich sinnvoll? -> siehe auch PCB PCB - 2-Layer PCB - soll gefertigt werden - größtenteils SMD Bestückung PCB - Fragen: - Trennung von GND und AGND wirklich sinnvoll? Ursprünglich wollte ich eine geteilte ground plane nutzen und diese an einem Punkt verbinden. Auch das ist ein Feld zu dem ich inzwischen soviel gelesen habe, dass ich gern andere Meinungen bezogen auf dieses Projekt dazu hören würde. Abgesehen davon, dass es sich als schwierig gestaltet genau diesen einen Punkt zu definieren, denke/hoff ich inzwischen zu wissen, es bei diesem Projekt nicht sinnvoll ist. All das lesen und studieren von Beispielen lässt mich allerdings etwas ratlos zurück welchen weg ich beim Layout und routen gehen sollte. - Massefläche unten und routen hauptsächlich oben? Anbindung Masse dann über Vias? Bei welchen Leitungen macht der Lagenwechsel die geringsten Probleme? Bringt eine Massefläche bei einer zweilagigen 1,6mm PCB auf Grund des Abstands zum Top Layer was? - Alles individuell routen? Was unten was oben?.... Insgesamt habe ich noch tausend mehr Dinge die ich versuche einzuordnen aber ich denke bis hier her reicht es erstmal. Ich danke euch Wissenden schonmal im Voraus für eure Zeit, Hilfe und Geduld... LG Daniel
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Daniel P. schrieb: > Schaltung > - grobe Schnitzer, die die Funktionstüchtigkeit beeinflussen? > - Konventionen nicht beachtet? > - Empfehlungen für Änderungen / Vereinfachungen? Ich sehe keinen Schaltplan, sondern maximal einen Verdrahtungsplan Wie kommt man auf die Idee einen 4fach OP wie oben gezeigt zu malen. Das ist unübersichtlich zeigt keine Funktion
Thomas Z. schrieb: > Daniel P. schrieb: >> Schaltung >> - grobe Schnitzer, die die Funktionstüchtigkeit beeinflussen? >> - Konventionen nicht beachtet? >> - Empfehlungen für Änderungen / Vereinfachungen? > > Ich sehe keinen Schaltplan, sondern maximal einen Verdrahtungsplan > Wie kommt man auf die Idee einen 4fach OP wie oben gezeigt zu malen. Das > ist unübersichtlich zeigt keine Funktion Die Bauteile samt Gehäuse und 3D Modell habe ich zu einem guten Teil heruntergeladen. Ich würde die auch nicht so zeichnen. Zu Beginn hat es mich wenig gestört. Ich stellte aber schnell fest, dass sich die Beschaltung nur unschön darstellen lässt. Nochmal mache ich das so sicher nicht aber Zeit ist oft ein limitierender Faktor. Ich gestehe, dass sie zum Austausch mit anderen natürlich suboptimal sind.
Daniel P. schrieb: > aber Zeit ist oft ein limitierender Faktor. eben das ist bei uns nicht anders. Ich jedenfalls würde keine Zeit mit einem solchen Plan verschwenden.
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Ich habe das Symbol für den OPA1654 abgeändert und hoffe, dass mich das für Tips, Meinungen und Hilfe qualifiziert. Nichts läge mir ferner als jemandes Zeit zu verschwenden... LG Daniel
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Mit welchem Program wurden die Schaltpläne gefertigt? Ich glaube dein Projekt ist zu umfassend um es als Ganzes bewerten zu lassen. Das erfordert auch für geübte Leute Einarbeitungszeit. Ich würde es feiner granulieren, dann bekommst du sicher auch die Hilfe die du brauchst.
Die Verstärkung ist etwas hoch. Ich würde die 22p zumindest bei der 2. Stufe größer machen (Tiefpass mit fg 22kHz). Das dämpft dann auch den 100kHz Ripple vom Traco Spannungswandler.
Dob S. schrieb: > Mit welchem Program wurden die Schaltpläne gefertigt? Target (PCB-Pool Version) > Ich glaube dein Projekt ist zu umfassend um es als Ganzes bewerten zu > lassen. Das erfordert auch für geübte Leute Einarbeitungszeit. Ich würde > es feiner granulieren, dann bekommst du sicher auch die Hilfe die du > brauchst. Ich bin mir bewusst, dass das Projekt nicht mit einem Blick zu überschauen ist. Die Einarbeitungszeit kann ich leider nur schwer einschätzen, da ich seit geraumer Zeit in dem Projekt stecke und mich zu allen, möglicherweise tangierenden Themen belese. Hauptsächlich geht es mir um Layout und Routing der Platine. Das macht aber erst Sinn wenn die Schaltung in Ordnung ist. Thomas Z. schrieb: > Die Verstärkung ist etwas hoch. Ich würde die 22p zumindest bei > der 2. > Stufe größer machen (Tiefpass mit fg 22kHz). Das dämpft dann auch den > 100kHz Ripple vom Traco Spannungswandler. Vielen Dank...ich ändere die C-Werte der 2. Stufe in Richtung 150pF... C15 und C18 der 1. Stufe kann ich vermutlich auch bedenkenlos doppelt so groß wählen. LF Daniel
Daniel P. schrieb: > Ich bin mir bewusst, dass das Projekt nicht mit einem Blick zu > überschauen ist. so komplex ist das nun auch wieder nicht... > C15 und C18 der 1. Stufe kann ich vermutlich auch bedenkenlos doppelt so > groß wählen. Klar 47p ist da auch ok. Da diese Stufe keine Verstärkung ist das nicht so kritisch. EV brauchst du an dein AUX Anschlüssen noch Einkoppel Cs 1 µF Ich nehme an dass du dein Eingang für Line Pegel dimensioniert hast. (0.7Veff Rin 50k)
Thomas Z. schrieb: > EV brauchst du an dein AUX Anschlüssen noch Einkoppel Cs 1 µF Was heisst EV? Thomas Z. schrieb: > Ich nehme an dass du dein Eingang für Line Pegel dimensioniert hast. > (0.7Veff Rin 50k) Ich erwarte dort zumindest Line Pegel (+4dBu). Die Eingangsbeschaltung des Ina1650 habe ich nahezu übernommenen... Lediglich die Koppel-Cs habe ich eine Größenordnung verringert... Über Rin habe ich mir zugegebener Maßen wenig Gedanken gemacht. Laut Datenblatt liegt der bei 500k.
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Ich habe mich mal an einem Layout für die Platine versucht. Leider ist es mir nach unzähligen Versuchen nicht gelungen die obere Kupferlage transparent zu exportieren. Daher also zwei Dateien für oben und unten + 3D Ansicht. IC3 ist für einfacheres Routing absichtlich um 180° gedreht auch wenn es gegen die Do's des PCB Designs verstößt. Auch hier wäre ich dankbar für Tips und Hinweise was ich unbedingt ändern sollte bzw. was ich beim nächsten Projekt besser machen kann aber nicht kritisch ist. Vielen Dank im Voraus... LG Daniel
Daniel P. schrieb: > Layout für die Platine versucht -> https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/staying-well-grounded.html trenne die analogen und den digitalen bzw. den durch den PWM Regler verseuchten Teil.
Daniel P. schrieb: > was ich unbedingt ändern sollte Du solltest diese gedankenlose Massefluterei sein lassen. Und wenn du schon oben und unten Mase flutest, dann solltest du noch 20-30 Vias reinmachen, dass das über die ganze Platine die selbe Masse ist. Du solltest auch unbedingt die Tipps dort lesen: https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts Audio_ schrieb: > trenne die analogen und den digitalen bzw. den durch den PWM Regler > verseuchten Teil. Der erste Schritt dazu: löse die Masseflächen auf und verlege zuerst die Versorgung, so dass die sicher funktioniert und digitale Signale nicht quer durch den Analogteil fahren. Wenn die Versorgung dann passt, musst du nur noch die paar übrig bleibenden Signale auf der riesigen Platine verteilen. BTW: was ist denn das für ein unnötig kleines Gehäuse für die OP? Mein Tipp: nimm große Gehäuse (oder wenigstens nicht unnötig kleine). Daran kann man viel leichter messen und Platz ist ja zum Umfallen genug da...
Lothar M. schrieb: > kleines Gehäuse für die OP? Die INA1650 gibt es (leider) nicht anders, hatte auch schon das Vergnügen.
Audio_ schrieb: > Daniel P. schrieb: >> Layout für die Platine versucht > > -> > https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/staying-well-grounded.html > > trenne die analogen und den digitalen bzw. den durch den PWM Regler > verseuchten Teil. Diesen Artikel habe ich gelesen (und viele andere)... Auch habe ich im Eingangspost expilzit danach gefragt ob das hier Sinn macht. Geplant hatte ich es. Dargestellt durch die unterschiedlichen Referenzen Ground und AGND im Schaltplan. Ich denke auch der räumlichen Trennung beider Schaltungsteile im Layout Rechnung getragen zu haben. Die PWM ist mein Click (Metronom) und wird im OPA1654 (IC4) mit meinem Audiosignal gemischt...es muss zwangsläufig dahin verlegt werden. Der Click ist nahe am Controller gefiltert und hat danach entsprechend geringe Flankensteilheit. Ich ging davon aus, dass der wenig Probleme bereiten wird. Da sehe ich die SPI SCK eher als Problem. Aber die ist soweit weg. Wenn ich die Massen nun doch trenne, wo verbinde ich sie..? Am DC-DC (IC1) oder am MAX13330 (U1)? Lothar M. schrieb: > Daniel P. schrieb: >> was ich unbedingt ändern sollte > Du solltest diese gedankenlose Massefluterei sein lassen. Und wenn du > schon oben und unten Mase flutest, dann solltest du noch 20-30 Vias > reinmachen, dass das über die ganze Platine die selbe Masse ist. > > Du solltest auch unbedingt die Tipps dort lesen: > https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts Warum gedankenlos? Das Nutzen freier Flächen für Massepolygone steht explizit in dem von dir verlinkten Artikel. Mehr Vias hinzuzufügen ist kein Problem.... Lothar M. schrieb: > Audio_ schrieb: >> trenne die analogen und den digitalen bzw. den durch den PWM Regler >> verseuchten Teil. > Der erste Schritt dazu: löse die Masseflächen auf und verlege zuerst die > Versorgung, so dass die sicher funktioniert und digitale Signale nicht > quer durch den Analogteil fahren. > Wenn die Versorgung dann passt, musst du nur noch die paar übrig > bleibenden Signale auf der riesigen Platine verteilen. Wie weiter oben schon geschrieben, die PWM ist mein Click (fmax = 2 kHz) und muss dort hin geroutet werden. Räumlich habe ich beide Schaltungsteile so gut wie mir möglich getrennt. Ich habe eine guten Teil der Versorgungsmassen tatsächlich vorher verlegt dann Signale geroutet und erst dann geflutet. Auch weil das in dem verlinkten Artikel drinsteht. Ich habe beim Layout und der Verlegung der Massen versucht darauf zu achten, dass DC Rückwege widerstandsabhängig, HF Rückwege eher Impedanzabhängig sind und daher dem Verlauf des Signals folgen. Also Rückwege kurz halten und möglichst nahe am Signal führen. Ich hatte ursprünglich vor alle Massanbindungen per Via zur unteren Kupferlage zu gestalten. Nun las ich aber, dass bei einer 1,6 mm Platine die Kopplung auf Grund der Entfernung viel zu gering ist und die Wirkung auf die Ausbreitung der Felder nur sehr eingeschränkt. Ähnlich widersprüchliches fand ich zu geteilten Masseflächen. Vielleicht habe ich das auch alles völlig falsch verstanden. Wenn ich die Flutung rückgängig mache und Masse wieder als einzelene Leiterzüge ausführe, wie sollte das dann aussehen? Sternförmig von einem Punkt zu jedem einzelnen IC? Oder eine Art Bus mit möglichst kurzen Abzweigungen? Und wie verfahre ich dann mit an Masse gelegten Eingängen der OpAmps? Oder doch alle Massen per Via an eine Groundplane anbinden? Lothar M. schrieb: > BTW: was ist denn das für ein unnötig kleines Gehäuse für die OP? > Mein Tipp: nimm große Gehäuse (oder wenigstens nicht unnötig kleine). > Daran kann man viel leichter messen und Platz ist ja zum Umfallen genug > da... Manche Teile gibt es leider nicht anders. Ich hätte die Platine auch gern kleiner gestaltet. Das wird aber durch die Klinkenbuchsen vorgegeben. Danke erstmal für die Hinweise... LG Daniel
Daniel P. schrieb: > Ich hätte die Platine auch gern kleiner gestaltet. Das wird aber durch > die Klinkenbuchsen vorgegeben. In der Höhe sind sicher 1-2 cm drin. Warum hast du so große Ferrite genommen? Die gibt es auch 1206 und 0804. Den Spannungswandler würde ich dann um 90° drehen. Ansonsten ist das eine simple Audioschaltung. Ich bin schon der Meinung dass du das so lassen kannst.
Thomas Z. schrieb: > Daniel P. schrieb: >> Ich hätte die Platine auch gern kleiner gestaltet. Das wird aber durch >> die Klinkenbuchsen vorgegeben. > > In der Höhe sind sicher 1-2 cm drin. Warum hast du so große Ferrite > genommen? > Die gibt es auch 1206 und 0804. Den Spannungswandler würde ich dann um > 90° drehen. Ansonsten ist das eine simple Audioschaltung. Ich bin schon > der Meinung dass du das so lassen kannst. Das stimmt... In der Höhe hätte ich sicher 1—2 cm einsparen können... Den Spannungswandler hatte ich zu Beginn um 90° gedreht, empfand aber das Routing so als angenehmer. Ferrite sind auch so ein Thema was mir völlig neu wahr und mit dem ich mich gefühlt ewig auseinandergesetzt habe. Da Platz kein Problem war und hier im Forum für einen Wandler dieser Reihe eben jene empfohlen wurden, habe ich die einfach mal genommen. Ich hätte auch andere genommen - nur welche? Diese hier? Würth 74279221601? Ich halte die Schaltung auch für überschaubar und habe versucht mich beim Layout und Routing an Do's zu halten und Dont's zu vermeiden... Bzgl. des Pwm erzeugten Clicks, dachte ich darüber nach den mit einem Optokoppler zu trennen um die Massen zu splitten. Nachdem ich dann trotzdem gescheitert bin einen einzelnen Punkt zu finden um sie zu verbinden (am DC-DC (IC1) oder am MAX13330 (U1)) habe ich das dann verworfen. IC1 und U1 sehr nah zusammen zu platzieren, erschien mir auch wenig sinnvoll.
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Daniel P. schrieb: > Das Nutzen freier Flächen für Massepolygone steht explizit in dem von dir > verlinkten Artikel. Richtig. Aber dort steht auch ganz ausdrücklich, dass man es nicht ohne Nachzudenken machen soll. Mit ein wenig Nachdenken komme ich zu dem Schluss: eigentlich kannst du die Masse des kompletten linken Digitalteils samt Spannungsversorgung komplett von der Analogecke trennen, denn die "Schwelle" von Digital nach Analog muss ja nur das die Versorgung und das gefilterte PWM-Signal gehen. Warum sind eigentlich deine 1µF-Koppelkondensatoren so riesig, wenn auf dem INA1650EVM Eval-Board kleine 1206 Kondensatoren mit 10µF (Tayo Yuden GMK316AB7106KL) ausreichen?
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Lothar M. schrieb: > Daniel P. schrieb: >> Das Nutzen freier Flächen für Massepolygone steht explizit in dem von dir >> verlinkten Artikel. > Richtig. Aber dort steht auch ganz ausdrücklich, dass man es nicht ohne > Nachzudenken machen soll. > Mit ein wenig Nachdenken komme ich zu dem Schluss: eigentlich kannst du > die Masse des kompletten linken Digitalteils samt Spannungsversorgung > komplett von der Analogecke trennen, denn die "Schwelle" von Digital > nach Analog muss ja nur das die Versorgung und das gefilterte PWM-Signal > gehen. > > Warum sind eigentlich deine 1µF-Koppelkondensatoren so riesig, wenn auf > dem INA1650EVM Eval-Board kleine 1206 Kondensatoren mit 10µF (Tayo Yuden > GMK316AB7106KL) ausreichen? U1 (Max13330) wird aber aus dem digitalen Teil (gefilterte +5V) versorgt und bekommt ein analoges Eingangssignal. Wenn ich die Masse jetzt so auftrenne, zwinge ich den niederfrequenten Teil des Rückstroms einen Umweg (gelb) zu nehmen, anstatt den Weg des geringsten Widerstands zu nehmen (ob das mit den Vias immer noch so ist müsste ich allerdings mal nachrechnen). Der höherfreuqwente Teil nimmt meines Wissens nach den Weg der geringsten Impedanz und folgt dem Hinweg insofern möglich. Auch hier zwinge ich ihn ein anderen Weg zu nehmen. In beiden Fällen kommt es zu nahezu parallelen Wegen für Audiosignale und und den Rückweg. Das habe ich versucht durch 90° Kreuzungen zu vermeiden. (Die einzig beiden Lösungen die Kreuzung von Versorung und Eingangssignal U1 zu umgehen, wäre den IC um 180° zu drehen oder auf der Unterseite zu platzieren - beides habe ich abgewählt) Vielleicht ist auch mein Verständnis dafür völlig falsch. Welches Problem in meinem Layout besteht denn, welches damit gelöst wird? Ist davon auszugehen, dass sich der Return Current über die gesamte Massefläche ausbreitet wenn der Rückweg für NF- als auch HF- Anteile niederohmisch bzw. niederimpedant zur Verfügung steht? LG Daniel
Du hast ja gar kein HF auf der Platine, das ist (bandbegrenzt) nur Audio. Du machst dir da zu viele Gedanken. Übrigens: Die Ferrite sin üblicherweise mit 600R @100MHz spezifiziert. Die kannst du auch durch ein Stück Draht ersetzen das wird keinen wesentlichen Einfluss haben. Wenn überhabt würde nur in der Stromversorgung des Artuino sowas verbauen.
Lothar M. schrieb: > Warum sind eigentlich deine 1µF-Koppelkondensatoren so riesig, wenn auf > dem INA1650EVM Eval-Board kleine 1206 Kondensatoren mit 10µF (Tayo Yuden > GMK316AB7106KL) ausreichen? Weil ich die Wima SMD PPS Kondensatoren einfach mal probieren wollte... 😁... Und Platz ist ja da...vom Preis sprechen wir lieber nicht... 🙈...
Thomas Z. schrieb: > Du hast ja gar kein HF auf der Platine, das ist (bandbegrenzt) nur > Audio. Du machst dir da zu viele Gedanken. Ja...zu viele Gedanken mache ich mir mit Sicherheit... Mir ging es darum die Schaltflanken des DC-DC zu entschärfen auch wenn ich mir natürlich bewusst bin, dass es bei derart bandbreitenbegrenzten Signalen wie im Audio-Bereich kaum Probleme geben wird. > Übrigens: Die Ferrite sin üblicherweise mit 600R @100MHz spezifiziert. > Die kannst du auch durch ein Stück Draht ersetzen das wird keinen > wesentlichen Einfluss haben. Wenn überhabt würde nur in der > Stromversorgung des Artuino sowas verbauen. Das ist mir bewusst. Die Schaltflanken des DC-DC können doch aber Oberwellen bis gut in den mittleren MHz-Bereich enthalten. Ist das nicht der Grund entsprechende Ferrite zu verwenden?
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Daniel P. schrieb: > Die Schaltflanken des DC-DC können doch aber > Oberwellen bis gut in den mittleren MHz-Bereich enthalten Das Ding hat eine Schaltfreq. von 100´kHz. Du hast also die erste Oberwelle bei 300kHz. Wenn man davon ausgeht dass die ersten 6 Peaks noch relevante Energie haben bevor der Rest im Rauschen untergeht ist das für den Ferrit immer noch weit im Gleichstrombereich. Wir haben solche Ferrite z.B zur Entkopplung zwischen Vaa und Vcc bei hochwertigen Audio AD und DA Wandlern drin und selbst da ist ein Effekt knapp an der Nachweisgrenze.
Daniel P. schrieb: > U1 (Max13330) wird aber aus dem digitalen Teil (gefilterte +5V) versorgt > ... > Wenn ich die Masse jetzt so auftrenne, zwinge ich den niederfrequenten > Teil des Rückstroms einen Umweg (gelb) zu nehmen, anstatt den Weg des > geringsten Widerstands zu nehmen Auf einem Versorgungsstrompfad darf im Grunde nur (leicht welliger) Gleichstrom fließen (und simple NF ist aus EMV-Sicht sowieso nur unruhiger Gleichstrom). Wenn dort auf der Versorgung HF unterwegs ist, dann hat an irgendeiner Stelle das Abblocken nicht funktioniert.
Thomas Z. schrieb: > Daniel P. schrieb: > >> Die Schaltflanken des DC-DC können doch aber >> Oberwellen bis gut in den mittleren MHz-Bereich enthalten > > Das Ding hat eine Schaltfreq. von 100´kHz. Du hast also die erste > Oberwelle bei 300kHz. Wenn man davon ausgeht dass die ersten 6 Peaks > noch relevante Energie haben bevor der Rest im Rauschen untergeht ist > das für den Ferrit immer noch weit im Gleichstrombereich. > Wir haben solche Ferrite z.B zur Entkopplung zwischen Vaa und Vcc bei > hochwertigen Audio AD und DA Wandlern drin und selbst da ist ein Effekt > knapp an der Nachweisgrenze. Ich ging davon aus, dass die Anstiegszeit der Flanken auch von Interesse ist...Zumindest war das hier im Forum zu lesen (im speziellen ging es da glaube ich um Traco TSR Wandler) und in diversen Artikeln zum PCB Layout bzw. Filtern für DC-DC Ausgänge ... Im Bereich der Schaltfrequenz hoffte ich auf etwas Hilfe des PSRR der Opamps... Wie sähe denn ein sinnvoll dimensionierter Filter für die Anwendung aus?
Daniel P. schrieb: > Wie sähe denn ein sinnvoll dimensionierter Filter für die Anwendung aus? Ich würde erwarten, dass simples sachgerechtes Abblocken mit Kondensatoren schon ausreicht. Du kannst aber auch Platz für ein Pi-Filter vorsehen. Und weil da auf der "Hochspannungsschiene" nicht viel Strom unterwegs ist, eine Spule mit ein paar Ohm Innenwiderstand (dämpft Resonanzen) und hoher Induktivität einplanen. Da darf dann schon mH drauf stehen. Sowas scheint mir da plausibel: https://www.digikey.de/de/products/detail/bourns-inc./77F102J-TR-RC/3193331
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